一种叶绿体定位蛋白在调控植物高温下开花时间中的应用

本发明属于农业生物，具体地说，涉及一种叶绿体定位蛋白在调控植物高温下开花时间中的应用。

背景技术：

1、近年来,随着全球气候变暖的趋势不断加剧，极端高温天气频发，严重威胁农业生产和粮食保障。因此，提高作物抵御高温逆境胁迫的能力和光合碳同化效率是解决粮食安全危机的有效策略和可行途径。在高温和高光的逆境胁迫下，叶绿体内的部分重要蛋白的合成速率显著下降，这种抑制严重影响光合碳同化效率。因此，提高作物抵御高温逆境胁迫的能力和高温下的提前抽穗是解决粮食安全危机的有效策略和可行途径。

2、水稻抽穗期是决定水稻品种地区适应性和产量的核心农艺性状，其调控机制是水稻生物学研究的重点。抽穗期是水稻从营养生长向生殖生长转变的关键时期，其具体表现为稻穗从叶鞘中伸出的时间。这一过程受到内源遗传程序和外界环境因素的双重精密调控，其中光周期(日照长短)和温度是最主要的环境信号。抽穗期调控的分子网络核心是光周期途径。该途径通过一系列基因整合生物钟信号与外界光信号，精确控制成花素基因的表达，从而触发茎端分生组织的花芽分化。

3、众多研究进一步揭示了更多层次的精细调控机制。可变剪接机制也被证明是整合环境信号与内部生物钟的重要环节。

4、对抽穗期遗传机制的研究具有重大的应用意义。首先，它是实现水稻品种“地域性定制”的理论基础。通过克隆和利用不同的抽穗期基因，可以精准选育出适应特定纬度、光照和积温条件的品种，最大限度地利用光温资源，保障粮食安全。其次，抽穗期与产量性状存在紧密的关联，因此解析其机制有助于打破产量与熟期之间的负相关，为培育“早熟高产”的突破性品种提供遗传资源和育种靶点。总而言之，深入研究抽穗期调控机制对于水稻育种、提升全球水稻生产能力以及应对未来气候变化挑战具有深远影响。

5、因此，本领域迫切需要开发能够促进高温胁迫下作物早花早熟的新方法。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种能够促进高温胁迫下作物早花早熟的新方法。

2、本发明的第一方面提供了一种核酸构建物，所述核酸构建物具有5’-3’(5’至3’)的式i结构：

3、p1-s1(i)；

4、式中，

5、p1、s1分别为用于构成所述构建物的元件；

6、p1为高温响应启动子序列；

7、s1为rbp1基因；

8、并且，各“-”独立地为键或核苷酸连接序列。

9、在另一优选例中，所述高温响应启动子选自下组：phsfa2、phsp21、或其组合。

10、在另一优选例中，所述高温响应启动子来源于选自下组的一种或多种植物：拟南芥、水稻、玉米。

11、在另一优选例中，所述高温响应启动子的ncbi登录号是at2g26150。

12、在另一优选例中，所述高温响应启动子的核苷酸序列如seq id no.1所示。

13、在另一优选例中，所述rbp1基因来自单子叶植物或双子叶植物。

14、在另一优选例中，所述的rbp1基因来自选自下组的一种或多种植物：禾本科农作物、豆科农作物、十字花科农作物。

15、在另一优选例中，所述的rbp1基因来自选自下组的一种或多种植物：水稻、小麦、玉米、大豆、大麦、燕麦、黑麦、高粱、棉花、蔬菜，优选水稻。

16、在另一优选例中，所述rbp1基因选自下组：水稻的rbp1基因osrbp1(rgap登录号是loc_os01g40640)、拟南芥的prb1基因atpbr1(ncbi登录号是at1g71720)。

17、在另一优选例中，所述rbp1基因包括野生型rbp1基因和突变型rbp1基因。

18、在另一优选例中，所述的突变型包括突变后编码蛋白的功能未发生改变(即功能与野生型编码蛋白相同或基本相同)和功能增强的突变形式。

19、在另一优选例中，所述的突变型rbp1基因编码的多肽与野生型rbp1基因所编码的多肽相同或基本相同。

20、在另一优选例中，所述的突变型rbp1基因包括与野生型rbp1基因相比，同源性≥80％(较佳地≥90％，更佳地≥95％，更佳地，≥98％或99％)的多核苷酸。

21、在另一优选例中，所述的突变型rbp1基因包括在野生型rbp1基因的5＇端和/或3＇端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸。

22、在另一优选例中，所述rbp1基因的核苷酸序列选自下组：

23、(a)编码如seq id no.3所示多肽的多核苷酸；

24、(b)序列如seq id no.2所示的多核苷酸；

25、(c)核苷酸序列与seq id no.2所示序列的同源性≥95％(较佳地≥98％，更佳地≥99％)的多核苷酸；

26、(d)在seq id no.2所示多核苷酸的5’端和/或3’端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸；

27、(e)与(a)-(d)任一所述的多核苷酸互补的多核苷酸。

28、在另一优选例中，所述的rbp1基因包括cdna序列、基因组序列、或其组合。

29、在另一优选例中，所述的核苷酸连接序列长度为1-1000nt，较佳地1-500nt，更佳地，1-100nt，更佳地，1-50nt，更佳地，1-10nt，更佳地，1-5nt。

30、在另一优选例中，所述核苷酸连接序列不影响各元件的正常转录和翻译。

31、本发明第二方面提供了一种载体，所述载体含有本发明第一方面所述的核酸构建物。

32、在另一优选例中，所述载体为植物表达载体。

33、在另一优选例中，所述的载体为可转染或转化植物细胞的表达载体。

34、在另一优选例中，所述的载体为农杆菌ti载体。

35、在另一优选例中，所述的构建物整合到所述载体的t-dna区。

36、在另一优选例中，所述载体是环状的或线性的。

37、本发明第三方面提供了一种基因工程细胞，所述细胞含有本发明第一方面所述的核酸构建物，或其基因组整合有一个或多个本发明第一方面所述的核酸构建物。

38、在另一优选例中，所述的细胞为植物细胞。

39、在另一优选例中，所述的植物选自下组：单子叶植物、双子叶植物、或其组合。

40、在另一优选例中，所述植物包括开花植物。

41、在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科植物、十字花科植物、豆科植物，优选禾本科植物。

42、在另一优选例中，所述的植物包括：水稻、小麦、玉米、大豆、高粱、棉花、蔬菜、拟南芥，优选水稻。

43、另一优选例中，所述的基因工程细胞是用选自下组的方法将本发明第一方面所述的核酸构建物导入细胞的：农杆菌转化法、基因枪法、显微注射法、电击法、超声波法和聚乙二醇(peg)介导法。

44、本发明第四方面提供了一种试剂，包括：

45、本发明第一方面所述的核酸构建物或本发明第二方面所述的载体。

46、本发明第五方面提供了一种试剂盒，所述试剂盒含有本发明第四方面所述的试剂。

47、在另一优选例中，所述试剂盒还含有标签或说明书。

48、本发明第六方面提供了一种本发明第一方面所述的核酸构建物或本发明第二方面所述的载体或本发明第四方面所述的试剂或本发明第五方面所述试剂盒的用途，用于改良植物农艺性状或制备改良植物农艺性状的制剂或组合物，所述改良植物农艺性状包括选自下组的一种或多种：

49、(a)增加分蘖数量；和/或

50、(b)缩短抽穗时间；和/或

51、(c)缩短植物生育周期。

52、在另一优选例中，所述缩短抽穗时间具体表现包括：

53、(d)缩短开花时间；和/或

54、(e)增加抽穗率。

55、在另一优选例中，所述制剂或组合物用于促进植物生长发育。

56、在另一优选例中，所述制剂或组合物用于响应热胁迫表达。

57、在另一优选例中，所述制剂或组合物用于提高正常条件和高温条件下rbp1蛋白的表达。

58、在另一优选例中，所述植物包括开花植物。

59、在另一优选例中，所述的植物选自下组：单子叶植物、双子叶植物、或其组合。

60、在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科植物、十字花科植物、豆科植物，优选禾本科植物。

61、在另一优选例中，所述的植物包括：水稻、小麦、玉米、大豆、高粱、棉花、蔬菜、拟南芥，优选水稻。

62、本发明第七方面提供了一种改良植物农艺性状的方法，包括步骤：

63、(a)将本发明第一方面所述的核酸构建物或本发明第二方面所述的载体或本发明第四方面所述的试剂转化植物细胞，获得转化的植物细胞；

64、(b)将步骤(a)中转化的植物细胞再生成植株，其中所述改良植物农艺性状包括选自下组的一种或多种：

65、(a)增加分蘖数量；和/或

66、(b)缩短抽穗时间；和/或

67、(c)缩短植物生育周期。

68、在另一优选例中，用选自下组的方法转化植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、显微注射法、电击法、超声波法和聚乙二醇(peg)介导法。

69、在另一优选例中，所述方法用于响应热胁迫表达。

70、在另一优选例中，所述方法用于提高正常条件和高温条件下rbp1蛋白的表达。

71、在另一优选例中，所述植物包括开花植物。

72、在另一优选例中，所述的植物选自下组：单子叶植物、双子叶植物、或其组合。

73、在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科植物、十字花科植物、豆科植物，优选禾本科植物。

74、在另一优选例中，所述的植物包括：水稻、小麦、玉米、大豆、高粱、棉花、蔬菜、拟南芥，优选水稻。

75、在另一优选例中，所述方法包括步骤：

76、(a)提供携带表达载体的农杆菌，所述载体含有本发明第一方面所述的核酸构建物；

77、(b)将植物细胞或组织或器官与步骤(a)中的农杆菌接触，从而所述核酸构建物转入所述植物细胞或组织或器官；

78、(c)选择已转入所述核酸构建物的植物细胞或组织或器官；和

79、(d)将步骤(c)中的植物细胞或组织或器官再生为植株。

80、本发明第八方面提供了一种制备基因工程植物的方法，所述方法包括以下步骤：

81、(a)提供植物细胞，所述植物细胞含有本发明第一方面所述的核酸构建物或本发明第二方面所述的载体、或其染色体整合有本发明第一方面所述的核酸构建物；

82、(b)将(a)的植物细胞再生为植株，从而获得基因工程植物。

83、在另一优选例中，所述基因工程植物的植物农艺性状包括选自下组的一种或多种：

84、(a)增加分蘖数量；和/或

85、(b)缩短抽穗时间；和/或

86、(c)缩短植物生育周期。

87、在另一优选例中，所述植物包括开花植物。

88、在另一优选例中，所述的植物选自下组：单子叶植物、双子叶植物、或其组合。

89、在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科植物、十字花科植物、豆科植物，优选禾本科植物。

90、在另一优选例中，所述的植物包括：水稻、小麦、玉米、大豆、高粱、棉花、蔬菜、拟南芥，优选水稻。

91、本发明第九方面提供了一种基因工程植物，所述的植物是用本发明第八方面所述的方法制备的，或者所述植物的植物细胞中含有本发明第一方面所述的构建物或其基因组整合有一个或多个本发明第一方面所述的构建物。

92、应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。